C++ 删除一个函数

Question

如果我有这样的功能

void check(char *buffer)
{
    //some stuff that only needs to be run once
}

有什么方法可以在我调用一次后从内存中“删除”这个函数？

我可以轻松地在纯 ASM 中执行此操作。但我想知道是否有更标准的方法。

Answer 1

C++ 标准（甚至是 C 标准）认为程序代码的整体是不可变的。所以“删除”一个函数是没有意义的。

但让我们务实一点。大多数情况下，您的 C++ 程序被编译成在某些操作系统中运行的 executable（我假设操作系统是 Linux，但您可以将我的答案调整为其他操作系统）。有关操作系统的一般概述，阅读Operating Systems: Three Easy Pieces（可免费下载）

然后，当您的程序在某些process 中启动时（可能是通过您的shell 执行fork(2) 然后是execve(2)），会创建一个新的virtual address space（并由配置@987654327 的内核管理） @ 并通过paging 处理page faults 适当的数据，例如来自磁盘）。

一般来说，您的程序的ELF 可执行文件包含一个code segment，它在您的虚拟地址空间的一些只读和可执行段中进行内存映射。由于该部分是只读的，因此您不能“删除”或“写入”它。使用shared libraries，虚拟地址空间更加复杂，包含几个代码段（每个库可能一个或多个）。

我可以轻松地在纯 ASM 中执行此操作。

错误对于在某些（现代）操作系统上运行的程序。因为代码段是只读的，所以你需要改变你的虚拟地址空间（only方法是通过适当的系统调用，如mmap，@ 987654356@、mprotect；您可以在 C++、C 甚至 ASM 中调用它们）。某些功能已在汇编程序中编码的事实不会改变这一点。即使是汇编代码也无法覆盖代码段（在这种情况下，您仍然会得到一些segmentation fault）而不改变您的虚拟地址空间。

您可以玩一些低级技巧，例如使用munmap(2) 系统调用（来自某些 C++ 代码或 C 代码或汇编代码）来更改您的虚拟地址空间并从中删除一些页面。我强烈建议不要这样做。但是如果你走这条路，你需要了解你的 ELF 可执行文件和共享对象以及你的虚拟地址空间的所有细节。请注意ASLR、elf(5)、ld-linux(8)、vdso(7)。使用 objdump(1) 和 readelf(1) 并查看 ld(1) 了解您的 ELF 可执行文件的详细信息。

您可以将您的代码（您的check 和其他几个函数）放入一些plugin，但在您的情况下，您可能不应该这样做。在这种情况下，您可以dynamically load 该插件然后卸载它。您将使用dlopen(3) 加载插件，并使用dlclose 卸载它。插件的dlopen-ing 执行几个 mmap(2)（因此增加了虚拟地址空间）并处理relocations，它的dlclose 执行了几个munmap(2)（因此缩小了虚拟地址空间）。

在 Linux 上使用/proc/（请参阅proc(5)）。在终端中尝试 cat /proc/self/maps 和 cat /proc/$$/maps 和 cat /proc/$$/status。并从您的 C++ 程序中读取/proc/self/maps（例如，参见this）。

例如，fish 是一个用 C++ 编码的 shell。它现在在我的桌面上以 pid 4735 的进程运行。它的虚拟地址空间有 69 个段，以wc /proc/4735/maps 计算。它的代码段被映射（只读和可执行）：

556dad571000-556dad697000 r-xp 00000000 08:01 11272485  /usr/bin/fish

我的 C 标准库的代码段大概在

7fa96bcb3000-7fa96be4c000 r-xp 00000000 08:01 1704209  /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.25.so

我不了解您的安全问题（仅在评论中提到，应该进入问题），因为您的代码段是只读。实际上，恶意函数可以更改某些代码段的保护（使用mprotect(2)），然后对其进行更改。但是您首先需要解释（该恶意函数的）代码注入是如何发生的（您可以编写一个依赖于process isolation 并用formal methods 证明的程序来避免这种情况发生，假设您的 Linux 内核是可信任的） .

也许您有隐私方面的顾虑（但这是一个不同的问题）。显然，您不想在代码中以明文形式保留密码。

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也许（但不太可能）您正在编写一个独立程序（没有任何操作系统），例如对于嵌入式系统及其微控制器（例如Arduino like）。在这种情况下，您的代码在闪存中。以及如何更改或删除它成为硬件特定的。顺便说一句，多次覆盖闪存会损害硬件。

Answer 2

您可以这样做，但对性能有轻微影响（如果您只想调用该函数一次，则无关紧要）：

在 .c 文件中：

static void check_private(char *buffer)
{
    //some stuff that only needs to be run once
    check = NULL; // disable calling this ever again
}

// declare check as pointer to function (pointer to char) returning void
// and intialize to check_private
void (*check)(char*) = check_private;

在对应的.h文件中：

extern void (*check)(char*);

只要你去掉调试符号，并且不要将它存储在程序的其他地方，check 指针将是唯一存储check_private 地址的地方，所以一旦你覆盖它，它就消失了。

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NULL 是一个不错的禁用值，如果您知道自己在具有内存保护的普通操作系统上运行，因为它将产生的 UB 将是段错误，并且很容易检查。

如果你不想要段错误，你可以将它设置为指向另一个函数，例如：

static void check_disabled(char *buffer)
{
    (void)buffer; // disable compilation warning about unused parameter
    abort(); // maybe this
    exit(EXIT_FAILURE); // or this
    return; // or this for no-op
    for(;;); // or even this on some tiny embedded system
}

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如果这是一个库，并且您想要某种基本的硬保护以防止无效使用，那么您可以使用以下导出函数来代替指针：

void check(char *buffer)
{
    static int called = 0;
    if (!called) {
        called = 1;
        check_private(buffer);
    } else {
        // called 2nd time, do something, see above for suggestions
    }
}

同样，只要去掉调试符号，只有called变量的地址存储在这个函数的代码中，所以没有办法访问它。好吧，除了调用 UB 以某种方式猜测它的地址并使用指针来修改它，但特别是对于现代优化编译器，这真的是 UB 而不仅仅是 hack，因为不能保证汇编和数据编译器实际为这个 C 代码生成什么.